三相異步電動機的啟動
一、異步電動機啟動時的要求
1、電動機有足夠大的啟動轉矩。
2、一定大小啟動轉矩前提下,啟動電流越小越好。
3、啟動所需設備簡單,操作方便。
4、啟動過程中功率損耗越小越好。
二、鼠籠式異步電動機的啟動
n 直接啟動
n 降壓啟動
(一)直接啟動
即啟動時加在電動機定子繞組上的電壓為額定電壓。
三相異步電動機直接啟動的條件(滿足一條即可)
1、容量在7.5KW以下的電動機均可采用。
2、電動機在啟動瞬間造成的電網電壓降不大于電源電壓正常值的10%,對于不常啟動的電動機可放寬到15%。
3、可用經驗公式粗估電動機是否可直接啟動
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優點:所需啟動設備簡單,啟動時間短,啟動方式簡 單、可靠,所需成本低。
缺點:對電動機及電網有一定沖擊
(二)降壓啟動
即在電動機啟動時降低定子繞組上的電壓,啟動結束時加額定電壓的啟動方式。降壓啟動能起到降低電動機啟動電流目的,但由于轉矩與電壓的平方成正比,因此降壓啟動時電動機的轉矩減小較多,故只適用于空載或輕載啟動。
n 自耦變壓器(亦稱補償器)降壓啟動
n 星—三角(Y—Δ)降壓啟動
n 延邊三角形啟動
n 電阻(或電抗)降壓啟動
1、自耦變壓器(亦稱補償器)降壓啟動
(1)接線:自耦變壓器的高壓邊投入電網,低壓邊接至電動機,有幾個不同電壓比的分接頭供選擇。
(2)特點:設自耦變壓器的變比為K,原邊電壓為U1,副邊電壓U2= U1/K,副邊電流I2(即通過電動機定子繞組的線電流)也按正比減小,又因為I1= I2/K,則電源供給電動機的啟動電流為直接啟動時1/K2倍。因電壓降低了1/K倍,轉矩降為1/K2倍。
自耦變壓器副邊有2~3組抽頭,如二次電壓分別為原邊電壓的80 %、60%、40%。
優點:可按允許的啟動電流和所需的啟動轉矩來選擇自耦變壓器的不同抽頭實現降壓啟動,定子繞組采用Y或Δ。
缺點:設備體積大,投資較貴。
2、星—三角(Y—Δ )降壓啟動
(1)接線:啟動時先將定子接成星形,啟動完再接成Δ。
(2)正常運行 啟動
定子接成Δ 定子接成Y
相電壓UΔ =線電壓U1N 相電壓UY= U1N= UΔ
相電流IΔ= 線電流IS 相電流IY = IΔ = IS= IS
(故啟動電流為直接采用Δ接法啟動電流的1/3)
由于轉矩與電壓的平方成正比,啟動轉矩只有Δ接法直接啟動時1/3。
優點:設備簡單,價格低。
缺點:只用于正常運行時為Δ 接法,降壓比固定,有 時不能滿足啟動要求。
3、延邊三角形啟動
即啟動時將電動機一部分定子繞組接成Y形,另一部分接Δ形。
特點:啟動是,每相繞組所承受的電壓,比接成
全星形接法時大,啟動轉矩較大,但繞組結構較復雜,應用受限制。
4、電阻(或電抗)降壓啟動
對容量不很大的鼠籠異步電動機可采用在啟動時給定子電路中串聯降壓電阻(或電抗器)的辦法來啟動電動機,待電動機啟動結束時再將電阻(或電抗器)短接,由于電阻上有熱能損耗,用電抗器則體積、成本較大,此法很少用。
三、繞線式異步電動機的啟動
n 轉子串電阻啟動
n 頻敏變阻器啟動
1、轉子串電阻啟動
繞線轉子異步電動機轉子串入合適的三相對稱電阻。既能提高起動轉矩,又能減小起動電流。
如要求起動轉矩等于最大轉矩,則Sm=1
為縮短起動時間,增大整個起動過程的加速轉矩,使起動過程平滑些,把串接的起動電阻逐步切除。
優點:減少啟動電流,啟動轉矩保持較大范圍,需重載啟動的設備如橋式起重機、卷揚機等。
缺點:啟動設備較多,一部分能量消耗在啟動電阻且啟動級數較少。
2、頻敏變阻器啟動
頻敏變阻器是一種有獨特結構的新型無觸點元件。其外部結構與三相電抗器想似,即有三個鐵芯柱和三個繞組組成,三個繞組接成星形,并通過滑環和電刷與繞線式電動機三相轉子繞組相接。
當繞線式電動機剛開始啟動時,電動機轉速很低,故轉子頻率f2很大(接近f1),鐵心中的損耗很大,即等值電阻Rm很大,故限制了啟動電流,增大了啟動轉矩。隨著n的增加,轉子電流頻率下降( f2=s f1), Rm減小,使啟動電流及轉矩保持一定數值。頻敏變阻器實際上利用轉子頻率f2的平滑變化達到使轉子回路總電阻平滑減小的目的。啟動結束后,轉子繞組短接,把頻敏變阻器從電路中切除。由于頻敏變阻器的等值電阻Rm和電抗Xm隨轉子電流頻率而變,反應靈敏,故叫頻敏變阻器。
優點:結構較簡單,成本較低,維護方便,平滑啟動。
缺點:電感存在,cosΦ較低,啟動轉矩并不很大,適于繞線式電動機輕載啟動。
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